Quantité de mouvement

Volant vers vous à 10 m/s, une balle de ping-pong peut être attrapée à main nue ; une boule de bowling exige une esquive rapide. Même vitesse, impact totalement différent — la différence, c'est la masse. Les physiciens ont donné un nom à cet impact : quantité de mouvement. C'est l'étoile de cette leçon et l'étape clé depuis Vitesse vers le monde des collisions.

La quantité de mouvement est égale à la masse multipliée par la vitesse

$p = mv$

L'unité est kg·m/s. Un coureur de 60 kg se déplaçant à 8 m/s porte une quantité de mouvement de 480 kg·m/s ; une balle de ping-pong de 2,7 g à 10 m/s porte environ 0,03 kg·m/s ; une boule de bowling de 6 kg n'a besoin que de 2 m/s pour porter 12 kg·m/s — environ 400 fois la balle de ping-pong. Et elle porte quelque chose que la Vitesse ne porte pas : la direction. La quantité de mouvement est un vecteur — 5 kg·m/s vers la droite est +5, vers la gauche est −5. Les signes ne sont pas une décoration ; ils font partie de la comptabilité.

Comment utiliser

🏃 Vitesse du coureur A6🐢 Vitesse du coureur B4

Démarrer

s = v·t → A: 6×0.0 = 0.0 m · B: 4×0.0 = 0.0 m

Déplacez les deux curseurs et regardez A et B courir vers l'arrivée à 100 m à des vitesses différentes. Imaginez maintenant les masses : faites de A un camion chargé et de B une bicyclette. À vitesses égales, quelle quantité de mouvement est plus grande ? De combien le plus léger aurait-il besoin d'augmenter sa vitesse pour rattraper ? Lisez les vitesses, multipliez par vos masses imaginées, et avant qu'une collision ne se produise, vous pouvez voir qui porte le plus grand chargement de mouvement.

Le total ne change jamais dans une collision

Quand deux objets entrent en collision, la quantité de mouvement passe de l'un à l'autre, mais le total reste stable. La raison vit dans la leçon sur les Forces : dans chaque collision, les forces d'action et de réaction sont égales en grandeur et opposées en direction, donc la quantité de mouvement que A perd est exactement celle que B gagne — une entrée sortie, une entrée rentrée, la comptabilité inchangée. La loi traite les billards, les accidents de voiture et les fusées de la même manière : une fusée projette du gaz vers l'arrière, lui donne de la quantité de mouvement, et porte une part égale de quantité de mouvement opposée vers l'avant.

Étirez le temps, réduisez la force

Airbags, zones de déformation, tirer les mains en arrière pour attraper une balle, plier les genoux à l'atterrissage — tous font la même chose : prolonger le temps pendant lequel la quantité de mouvement chute à zéro. Votre changement de quantité de mouvement est fixe (de pleine vitesse à 0), et le changement de quantité de mouvement = force moyenne × temps. Étirez le temps plusieurs fois et la force moyenne diminue du même facteur. Un coup dur termine le "freinage" en 0,01 seconde — une force effrayante ; un airbag étire 0,01 s en 0,1 s, laissant un dixième de la force. Ce qui vous sauve, ce n'est pas la douceur du coussin mais l'allongement de la comptabilité.

Quantité de mouvement contre énergie cinétique, en un souffle

La quantité de mouvement $mv$ est un vecteur, se soucie de la direction, et est conservée dans les collisions ; l'énergie cinétique $\frac{1}{2}mv^2$ est un scalaire, ne connaît que la grandeur, et est liée à la capacité de faire du travail (voir Énergie). Les chariots collés ci-dessus sont un contre-exemple tout prêt : avant, l'énergie cinétique était $\frac{1}{2} \times 2 \times 5^2 = 25$ J ; après, $\frac{1}{2} \times 5 \times 2^2 = 10$ J. Les 15 J manquants sont devenus chaleur et son — l'énergie cinétique n'est pas conservée. Une comptabilité suit où le mouvement circule ; l'autre évalue ce que vaut le mouvement.

Vérifiez-vous

Quiz rapide

Réessayer

0 / 3 correct0 / 3 correct

1. 1. L'unité de la quantité de mouvement est ?

   kg·m/skg·m/s²N

2. 2. Un chariot de 2 kg à 5 m/s frappe un chariot stationnaire de 3 kg et ils restent collés. Vitesse commune ?

   2 m/s3 m/s5 m/s

3. 3. Les airbags vous protègent parce qu'ils ?

   prolongent le temps du changement de quantité de mouvement, réduisant la forceréduisent votre changement de quantité de mouvementstockent votre énergie cinétique comme énergie potentielle